本实用新型属于土木工程桥梁技术领域，尤其涉及一种组合梁单元、组合梁、轨道系统。
背景技术：
中低速磁浮交通是在传统铁路技术发展一百多年后，在其基础上优化创新出来的新型轨道交通方式。中低速磁浮交通具有低噪音、低振动、低辐射、低成本、爬坡能力强、转弯半径小等优势，其不仅节约了大量的土地资源，而且为城市轨道交通的发展提供了安全可靠和节能环保的新选择，是城市轨道交通领域新发展方向。近年来，国内外在中低速磁浮交通理论研究和工程应用中取得了巨大成果，为推动中低速磁浮交通的应用提供了重要技术支撑。
现行中低速磁浮交通高架桥梁多采用上承式混凝土箱梁桥结构，其断面空间利用率不高，且行车高度大，不能为磁浮列车脱轨提供二次防护。此外，还需要在箱梁上翼板中间额外设置钢结构的支架作为疏散平台。
传统的城市轨道交通U型梁虽然可以通过一定的改进（内侧翼板高度高于外侧或增大梁高）而免去额外的疏散平台设置，但这种U型梁一般为混凝土材料，其缺点是自重大，材料利用率低。公知的U型梁专利，如公开号为CN100585081C、名称为“城市轨道交通U型梁”的中国专利，公开了一种城市轨道交通U型梁，其梁体采用不对称的U型构造，一侧为弯弧形等壁厚腹板，一侧为弯弧形不等厚腹板，构件截面变化大，以致腹板普通钢筋需预弯成弧形，且钢筋需采用一些额外的定位措施，施工工艺复杂，施工质量较难保证。此外，腹板面积约占全截面的20%-30%，而腹板对纵向刚度的贡献较小，材料利用效率较低。另外，公开号为CN104963275A、名称为“钢复合PSC波纹钢板U型梁”的中国专利，公开了一种钢复合PSC波纹钢板U型梁，其采用上侧向外倾斜的腹板形式，如应用于中低速磁浮交通时，横向采用双U梁并列布置，在下翼板满足中低速磁浮承轨台布置、行车限界等情况下，会增加左右两侧翼板的间距，使腹板有横向外倾变形的趋势，不利于结构受力。此外，上翼板尺寸较小，无法适应中低速磁浮交通的需要。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种适用于中低速磁浮交通的组合梁单元、组合梁、轨道系统。上述组合梁能解决上承式混凝土箱梁桥断面利用率低、常规混凝土U型梁构件材料用量大及现有波形钢腹板U型梁受力不合理等问题。为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种中低速磁浮交通组合梁单元，所述组合梁单元为U型结构，其包括钢筋混凝土结构的下翼板与两块上翼板，所述下翼板与两块上翼板之间固设有腹板（优选的，腹板垂直固设于下翼板与两块上翼板之间），所述腹板为弯成波折形状的波形钢腹板，所述波形钢腹板包括多块相互连接的直板段和斜板段，所述直板段沿纵桥向布置。弯成波折形状后的形成的直板段和斜板段互相加劲，可提高钢板剪切屈曲强度，可省去加劲板的设置。
上述中低速磁浮交通组合梁单元中，优选的，所述直板段的长度a和斜板段的长度b相等，且所述波形钢腹板的波长λ为1000mm、1200mm或1600mm，所述波形钢腹板的厚度为12-28mm。
上述中低速磁浮交通组合梁单元中，优选的，所述波形钢腹板在桥墩的支座处设置有内衬混凝土，所述内衬混凝土与波形钢腹板之间设有焊钉连接件，且所述内衬混凝土的长度d不小于所述中低速磁浮交通组合梁单元高度h。在组合梁单元支点处设置内衬混凝土形成组合腹板可以改善结构局部受力和稳定性。内衬混凝土与波形钢腹板之间设有的焊钉连接件可保证内衬混凝土与波形钢腹板之间连接的紧密性。在波形钢腹板上设置内衬混凝土时，首先可在波形钢腹板表面焊接若干个焊钉连接件，再在波形钢腹板表面浇筑一层混凝土即可。
上述中低速磁浮交通组合梁单元中，优选的，所述上翼板的两侧边及底部均设置有由一块钢板冲压而成或三块钢板相互焊接而成的上外包钢板，所述波形钢腹板的上端固接于所述上外包钢板上；所述下翼板的底缘两侧也设置有下外包钢板，所述波形钢腹板的下端固接于所述下外包钢板上。上翼板与下翼板通过外包钢板与波形钢腹板结合可以增加波形钢腹板与上翼板、下翼板的接触面积，可以充分抵抗波形钢腹板与上、下翼板之间的剪力，同时可起到防止上、下翼板与波形钢腹板间竖向分离的作用。另外，上、下翼板处的外包钢板还可作为上、下翼板施工的模板，方便上、下翼板的施工。
上述中低速磁浮交通组合梁单元中，优选的，所述下翼板内设有波纹管，所述波纹管内设有纵向预应力钢束，所述纵向预应力钢束为开口向所述组合梁单元中心的抛物线形状。在下翼板内设有纵向预应力钢束是充分考虑中低速磁浮交通组合梁结构受力后做出的选择，尤其是U型梁下翼板内的纵向预应力钢束在下翼板内呈抛物线形状，可充分利用预应力束平弯提供的预压应力抵消荷载产生的部分横向拉应力，优化结构受力性能。
作为一个总的技术构思，本实用新型还提供一种中低速磁浮交通组合梁，包括两个上述的中低速磁浮交通组合梁单元，两个所述中低速磁浮交通组合梁单元沿桥梁宽度方向上并列排布（呈双U并列形式），且位于内侧的上翼板的高度比位于外侧的上翼板的高度高300-400mm。
作为一个总的技术构思，本实用新型还提供一种中低速磁浮交通组合梁，包括两个上述的中低速磁浮交通组合梁单元，两个所述中低速磁浮交通组合梁单元沿桥梁宽度方向上并列排布，且相邻所述中低速磁浮交通组合梁单元共用同一所述波形钢腹板与同一上翼板（呈“山”字形），位于内侧的上翼板的高度比位于外侧的上翼板的高度高300-400mm。
作为一个总的技术构思，本实用新型还提供一种中低速磁浮交通组合梁轨道系统，包括多个上述的中低速磁浮交通组合梁单元或至少一个上述中低速磁浮交通组合梁（组合梁可为双U并列形式或“山”字形的），所述中低速磁浮交通组合梁单元或中低速磁浮组合梁的U型通道中设有承轨台、轨排、供电装置与通信装置，所述承轨台为倒扣于所述下翼板上的U型钢筋混凝土结构，所述轨排固设于所述承轨台上，所述供电装置与通信装置均固设于所述波形钢腹板的内表面。
上述轨道系统中，优选的，所述承轨台与轨排之间设有高强度混凝土块，所述轨排与高强度混凝土块之间设有用于微调轨排高程的钢垫板和绝缘橡胶垫。
上述轨道系统中，优选的，所述中低速磁浮组合梁单元与承轨台为分两次浇筑而成。本实用新型中低速磁浮交通组合梁单元与承轨台为分两次浇筑而成，承轨台不参与中低速磁浮交通组合梁单元结构整体受力。
上述轨道系统中，承轨台纵向每隔12-13m设置2cm宽的台缝，相邻轨排间纵向设置15-30mm的轨缝，以适应轨排由于温度引起的纵向伸缩变形。
上述轨道系统中，优选的，所述中低速磁浮交通组合梁单元的结构中心线与磁浮列车中心线应尽可能重合于同一竖向平面。
上述轨道系统中，优选的，可在位于内侧的上翼板上预埋有地脚螺栓，用于固接护栏。
上述轨道系统为上下行两队，磁浮列车在组合梁内单向行驶。采用“山”字形的轨道系统，可降低波形钢腹板的工程数量，节约成本，另外，还可一定程度上减轻结构的自重。在需要检修或紧急疏散时，维修人员或乘客可以在位于内侧的上翼板上行走，设置护栏可提高安全性能。
作为一个总的技术构思，本实用新型还提供一种中低速磁浮交通组合梁单元的施工方法，包括以下步骤：
（1）在台座上进行钢筋骨架绑扎，并在下翼板的钢筋骨架中布置波纹管；
（2）将波形钢腹板、上外包钢板与下外包钢板安装就位，安装组合梁单元的端模板和内衬混凝土的侧模板；
（3）浇筑上翼板与下翼板的混凝土以及内衬混凝土，现场养护至混凝土强度达到设计值90%以上；
（4）拆除端模板，张拉纵向预应力钢束，采用C50无收缩混凝土封锚即完成上述中低速磁浮交通组合梁单元的施工。
完成上述组合梁单元施工后，再进行以下步骤完成整个组合梁和轨道系统的施工：
（5）安装承轨台内模和外模，绑扎普通钢筋，并浇筑承轨台混凝土，养护至混凝土强度达到设计值80%以上后拆除模板；
（6）吊装U梁至桥墩的支座上；
（7）安装轨排，将轨排精确定位后，现浇高强度混凝土块即完成整个组合梁和轨道系统的施工。
本实用新型中的中低速磁浮交通组合梁单元作为一种下承式梁桥单元，其断面空间利用率高，下翼板可以作为承轨台的支撑部件，降低了承轨台顶面标高。腹板除作为受力构件外，可同时兼作隔音屏障（当对环境噪声要求较高时，可在外侧的上翼板上增设隔音屏障），其内侧表面还可布设供电装置与通信装置。本实用新型中的结构与现行中低速磁浮交通采用的上承式箱桥梁结构（如长沙磁浮快线工程分离式无翼缘小箱梁、北京中低速磁浮交通示范线S1线整体式有翼缘箱梁）和传统的轨道交通U型梁相比，优势明显。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
1、本实用新型属于波形钢腹板U型组合梁，充分利用了混凝土抗压性能好，波形钢腹板抗剪屈服强度高的优点，有效地将钢和混凝土两种材料结合起来，提高了材料的使用效率，而且结构受力明确，避免了腹板开裂的问题。
2、相比于传统的混凝土U型梁，本实用新型将腹板由钢筋混凝土替换为波形钢板，可显著降低结构自重，使结构自重减轻约20%-30%，同时节约了桥梁上部结构和下部结构的工程量，还可以提高预应力效率，避免腹板开裂等问题，提高桥梁整体耐久性。同时，波形钢腹板替代混凝土腹板后，省去了腹板模板，波形钢腹板还可作为下翼板侧模，降低工程造价。此外，减轻结构自重有利于预制装配式施工，降低对运输的要求，进一步加快施工速度。
3、本实用新型取消了腹板普通钢筋的加工、绑扎及预应力束的张拉过程，从而缩短工期，降低施工成本。
4、本实用新型中上翼板设置为不等高形式，将组合梁内侧上翼板作为检修通道或疏散平台，可省去钢结构支架。
5、本实用新型的轨道系统的主要材料为波形钢板、预应力混凝土以及钢筋混凝土，将结构受力、经济性能、隔音降噪、美观、运营维护等有机结合在一起，是一种环境友好型和资源节约型的结构形式，可以同时达到降低结构高度和减少视觉、噪音污染的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例中轨道系统的横断面结构示意图。
图2为实施例中另一种轨道系统的横断面结构示意图。
图3为图1中侧面结构示意图（图中未示出隔音屏障与磁浮列车）。
图4为图3中B-B面的断面图。
图5为图1中B的局部放大图。
图6为图1中C的局部放大图。
图7为图1中A的局部放大图。
图8为图1中D的局部放大图。
图9为图8中C-C面的断面图。
图10为实施例中轨道系统的立体结构示意图。
图例说明：
1、隔音屏障；2、上翼板；201、外侧上翼板；202、内侧上翼板；3、波形钢腹板；31、直板段；32、斜板段；4、内衬混凝土；5、下翼板；6、纵向预应力钢束；61、波纹管；7、供电装置；71、供电电线；72、供电电线支架；8、通信装置；81、通信电缆；82、通信电缆支架；9、支座；10、桥墩；11、焊钉连接件；12、轨排；121、感应板；122、F钢钢轨；123、H型轨枕；124、高强螺栓；16、高强度混凝土块；18、承轨台；20、护栏；21、磁浮列车；N26、梁结构中心线；N27、磁浮列车中心线；29、上外包钢板；N30、参考线；33、下外包钢板；40、钢垫板；41、绝缘橡胶垫。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。
除非另有特别说明，本实用新型中用到的各种原材料等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例：
如图1、图2、图10所示，本实施例的中低速磁浮交通组合梁单元，组合梁单元为U型结构，其包括钢筋混凝土结构的下翼板5与两块上翼板2，下翼板5与两块上翼板2之间固设有腹板，腹板为弯成波折形状的波形钢腹板3，波形钢腹板3包括多块相互连接的直板段31和斜板段32，直板段31沿纵桥向布置。本实施例中，波形钢腹板3为薄壁钢板，优选的，波形钢腹板3与上翼板2、下翼板5垂直。
如图3、图4所示，本实施例中，直板段31的长度a和斜板段32的长度b相等，且波形钢腹板3的波长λ为1000mm、1200mm或1600mm，波形钢腹板3的厚度为12-28mm。
如图4所示，本实施例中，波形钢腹板3在中低速磁浮交通组合梁单元支座9处设置有内衬混凝土4，内衬混凝土4与波形钢腹板3之间设有焊钉连接件11，且内衬混凝土4的长度d不小于中低速磁浮交通组合梁单元高度h。在组合梁单元支点处设置内衬混凝土4形成组合腹板可以改善结构局部受力和稳定性。焊钉连接件11可保证内衬混凝土4与波形钢腹板3之间连接的紧密性。在波形钢腹板3上设置内衬混凝土4时，首先可在波形钢腹板3表面焊接若干个焊钉连接件11，再在波形钢腹板3表面浇制一层混凝土即可。
如图5、图6所示，本实施例中，上翼板2的两侧边及底部均设置有由一块钢板冲压而成或三块钢板相互焊接而成的上外包钢板29，波形钢腹板3的上端焊接于上外包钢板29上；下翼板5的底缘两侧也设置有下外包钢板33，波形钢腹板3的下端焊接于下外包钢板33上。上翼板2与下翼板5通过上外包钢板29、下外包钢板33与波形钢腹板3结合可以增加波形钢腹板3与上翼板2、下翼板5的接触面积，可以充分抵抗波形钢腹板3与上翼板2、下翼板5之间的剪力，同时可起到防止上翼板2、下翼板5与波形钢腹板3间竖向分离的作用。另外，上翼板2、下翼板5处的外包钢板还可作为上翼板2、下翼板5施工的模板，方便上翼板2、下翼板5的施工。
如图8、图9所示，本实施例中，下翼板5内设有波纹管61，波纹管61内设有纵向预应力钢束6，纵向预应力钢束6为开口向组合梁单元中心的抛物线形状。纵向预应力钢束6相比于参考线N30呈抛物线形状，可以充分利用预应力平弯提供的预压应力抵消荷载产生的部分横向拉应力，优化结构受力性能。
如图1所示，本实施例中还提供一种中低速磁浮交通组合梁，包括两个上述的中低速磁浮交通组合梁单元，两个中低速磁浮交通组合梁单元沿桥梁宽度方向上并列排布，且位于内侧的上翼板2（内侧上翼板202）的高度比位于外侧的上翼板2（外侧上翼板201）的高度高300-400mm。
如图2所示，本实施例中还提供另一种中低速磁浮交通组合梁，包括两个上述的中低速磁浮交通组合梁单元，两个中低速磁浮交通组合梁单元沿桥梁宽度方向上并列排布，且相邻中低速磁浮交通组合梁单元共用同一波形钢腹板3与同一上翼板2（内侧上翼板202），位于内侧的上翼板2的高度比位于外侧的上翼板2的高度高300-400mm。
本实施例中还提供一种中低速磁浮交通组合梁轨道系统，包括多个上述的中低速磁浮交通组合梁单元或多个上述的中低速磁浮交通组合梁，中低速磁浮交通组合梁单元或中低速磁浮交通组合梁的U型通道中设有承轨台18、轨排12、供电装置7（包括供电电线71与供电电线支架72）与通信装置8（包括通信电缆81与通信电缆支架82），承轨台18为倒扣于下翼板5上的U型钢筋混凝土结构，轨排12固设于承轨台18上，供电装置7与通信装置8均固设于波形钢腹板3的内表面。
如图7所示，本实施例的轨道系统中，承轨台18与轨排12之间设有高强度混凝土块16，轨排12与高强度混凝土块16之间设有用于微调轨排12高程的钢垫板40和绝缘橡胶垫41。
本实施例的轨道系统中，轨排12由感应板121、F型钢轨122、H型轨枕123和高强螺栓124组成，H型轨枕123间距为1.0-1.2m，轨排12长12.5m，采用整体式安装。承轨台18与轨排12之间设有高强度混凝土块16，轨排12通过高强螺栓124连接于预埋在轨道台上的高强度混凝土块16上。
本实施例的轨道系统中，中低速磁浮交通组合梁单元与承轨台18为分两次浇筑而成。中低速磁浮交通组合梁单元与承轨台18为分两次浇筑而成，承轨台18不参与中低速磁浮交通组合梁单元结构整体受力。
本实施例的轨道系统中，中低速磁浮交通组合梁单元的梁结构中心线N26与磁浮列车21的磁浮列车中心线N27应尽可能重合于同一竖向平面。
本实施例的轨道系统中，承轨台18纵向每隔12-13m设置2cm宽的台缝。相邻轨排12间纵向设置15-30mm的轨缝，以适应轨排由于温度引起的纵向伸缩变形。
本实施例的轨道系统中，当对噪声环境要求较高时，外侧上翼板201上可设置隔音屏障1。
如图1、图2所示，本实施例的轨道系统中，轨道系统的内侧上翼板202上预埋有地脚螺栓，用于固接有护栏20。在需要检修或紧急疏散时，维修人员或乘客可以在内侧上翼板202上行走，设置护栏20可以提高安全性。
本实施例的中低速磁浮交通组合梁单元的施工方法，包括以下步骤：
（1）在台座上进行钢筋骨架绑扎，并在下翼板5的钢筋骨架中布置波纹管61；
（2）将波形钢腹板3、上外包钢板29与下外包钢板33安装就位，安装组合梁单元的端模板和内衬混凝土4的侧模板；
（3）浇筑上翼板2与下翼板5的混凝土以及内衬混凝土4，现场养护至混凝土强度达到设计值90%以上；
（4）拆除端模板，张拉纵向预应力钢束6，采用C50无收缩混凝土封锚即完成上述中低速磁浮交通组合梁单元的施工。
完成上述组合梁单元施工后，再进行以下步骤完成整个组合梁和轨道系统的施工：
（5）安装承轨台18内模和外模，绑扎普通钢筋，并浇筑承轨台18混凝土，养护至混凝土强度达到设计值80%以上后拆除模板；
（6）吊装U梁至桥墩10的支座9上；
（7）安装轨排12，将轨排12精确定位后，现浇高强度混凝土块16即完成整个组合梁和轨道系统的施工。
本实施例中的中低速磁浮交通组合梁单元作为一种下承式梁桥单元，断面空间利用率高，下翼板5可以作为承轨台18的支撑部件，可降低承轨台18顶面的标高，中低速磁浮交通组合梁单元可同时兼作隔音屏障（可在外侧上翼板201上增加隔音屏障1）。本实施例是一种环境友好型和资源节约型的结构形式，可以同时达到降低结构高度和减少视觉、噪音污染的效果。本实施例中的中低速磁浮交通组合梁单元属于钢筋混凝土U型组合梁，梁体的主要材料为波形钢腹板3、预应力混凝土、钢筋混凝土以及抗剪连接件，其充分利用了混凝土抗压，波形钢腹板3抗剪屈服强度高的优点，有效地将钢和混凝土两种材料结合起来，将U型组合梁结构受力、经济性能、隔音降噪、美观、运营维护等有机结合在一起，提高了材料的使用效率，而且结构受力明确。相比于传统的U型梁，将腹板由钢筋混凝土替换为波形钢腹板3，可显著降低结构自重，降低结构自重约20%-30%，可节约上部结构和下部结构的工程量，可广泛适用于中低速磁浮交通20-35m左右的中小跨度桥梁。还可以提高预应力效率，避免了腹板开裂问题，提高桥梁整体耐久性。上翼板设置为不等高形式，将组合梁内侧上翼板作为检修通道或疏散平台，可省去钢结构支架。
此外，降低结构自重有利于预制装配式施工，进一步加快施工速度。另外，本实施例取消了腹板普通钢筋的加工、绑扎及预应力束的张拉过程，可显著缩短工期，降低施工成本。